Penyebab kepunahan massal mungkin karena evolusi akar pohon

Ahli geologi menemukan kesejajaran antara peristiwa kepunahan purba dalam skala global dan ancaman modern terhadap lautan Bumi.

Serangkaian kepunahan massal yang mengguncang lautan Bumi selama periode Devon lebih dari 300 juta tahun yang lalu mungkin disebabkan oleh evolusi akar pohon. Demikian menurut studi penelitian yang dipimpin oleh para ilmuwan di Indiana University – Purdue University Indianapolis (IUPUI), bersama dengan rekan-rekannya di Inggris.

Bukti untuk pandangan baru tentang periode yang sangat bergejolak dalam sejarah Bumi sebelumnya dilaporkan pada 9 November di jurnal ilmiah Buletin Masyarakat Geologi Amerika. Ini adalah salah satu publikasi tertua dan paling dihormati di bidang geologi. Studi ini dipimpin oleh Gabriel Filippelli, Profesor Ilmu Bumi di IUPUI School of Science, dan Matthew Smart, Ph.D. Seorang siswa di labnya saat belajar.

“Analisis kami menunjukkan bahwa evolusi akar pohon membanjiri lautan dengan nutrisi berlebih, menyebabkan pertumbuhan alga besar-besaran,” kata Filippelli. “Mekarnya alga yang cepat dan merusak ini akan menghabiskan sebagian besar oksigen di lautan, yang menyebabkan peristiwa kepunahan massal yang dahsyat.”

Para ilmuwan sedang mengumpulkan sampel batuan di Pulau Ymer di Greenland timur, salah satu dari beberapa situs yang analisisnya telah memberikan wawasan tentang susunan kimiawi cekungan danau Devon. Kredit: John Marshall, Universitas Southampton

Periode Devon, yang terjadi 419 juta hingga 358 juta tahun yang lalu, sebelum kehidupan berevolusi di Bumi, dikenal dengan peristiwa kepunahan massal, di mana diperkirakan hampir 70 persen kehidupan di Bumi musnah.

Proses yang dijelaskan dalam penelitian – yang dikenal secara ilmiah sebagai eutrofikasi – sangat mirip dengan fenomena baru-baru ini, meskipun ukurannya lebih kecil, yang saat ini memberi makan “zona mati” yang luas di Danau besar Dan Teluk MeksikoKelebihan nutrisi dari pupuk dan limpasan pertanian lainnya menyebabkan ganggang besar yang mengambil semua oksigen air.

Perbedaannya adalah bahwa peristiwa masa lalu ini kemungkinan besar didorong oleh akar pohon, yang menarik nutrisi dari tanah selama masa pertumbuhan, dan kemudian tiba-tiba membuangnya ke air tanah selama masa pembusukan.

Filippelli mengatakan teori ini didasarkan pada campuran bukti baru dan yang sudah ada.

Gabriel Filippelli. Kredit: Liz Kay, Universitas Indiana

Berdasarkan analisis kimia sedimen berbatu dari dasar danau purba – yang sisa-sisanya masih ditemukan di seluruh dunia, termasuk sampel yang digunakan dalam penelitian dari situs di Greenland dan lepas pantai timur laut Skotlandia – para peneliti dapat mengkonfirmasi siklus yang lebih tinggi yang diidentifikasi sebelumnya dan tingkat yang lebih rendah. Fosfor, unsur kimia yang ada di semua kehidupan di Bumi.

Mereka juga mampu mengidentifikasi siklus basah dan kering berdasarkan tanda-tanda “pelapukan” – atau komposisi tanah – yang disebabkan oleh pertumbuhan akar, dengan meningkatnya pelapukan yang menunjukkan siklus basah dengan lebih banyak akar dan berkurangnya pelapukan yang menunjukkan siklus kering dengan lebih sedikit akar.

Matius Cerdas. Kredit: Gambar milik Matthew Smart

Yang penting, tim menemukan bahwa siklus kekeringan bertepatan dengan tingkat fosfor yang lebih tinggi, menunjukkan bahwa akar yang mati melepaskan nutrisi mereka ke perairan planet selama masa ini.

“Tidak mudah untuk melihat kembali lebih dari 370 juta tahun yang lalu,” kata Smart. “Tapi batu memiliki ingatan yang panjang, dan masih ada tempat di Bumi di mana Anda dapat menggunakan kimia sebagai mikroskop untuk mengungkap misteri dunia kuno.”

Mengingat siklus fosfor yang terjadi pada saat yang sama dengan perkembangan akar pohon pertama – fitur dari Archaeoptrisyang juga merupakan tanaman pertama yang menumbuhkan daun setinggi 30 kaki — para peneliti telah mampu mengidentifikasi dekomposisi akar pohon sebagai tersangka utama di balik peristiwa kepunahan Devonian.

Untungnya, pohon modern tidak menyebabkan kerusakan serupa karena alam telah mengembangkan sistem untuk mengimbangi efek kayu yang membusuk, kata Filippelli. Kedalaman tanah modern juga menyimpan lebih banyak nutrisi dibandingkan dengan lapisan tipis tanah yang menutupi bumi purba.

Tetapi dinamika yang terungkap dalam penelitian ini menjelaskan ancaman baru lainnya terhadap kehidupan di lautan Bumi. Penulis penelitian mencatat bahwa orang lain telah membuat argumen bahwa polusi dari pupuk, pupuk kandang, dan sampah organik lainnya, seperti limbah, Menempatkan lautan Bumi di ‘tepi hipoksia’, Atau kekurangan oksigen sama sekali.

“Wawasan baru tentang konsekuensi bencana dari peristiwa alam di dunia kuno ini dapat berfungsi sebagai peringatan tentang konsekuensi dari kondisi serupa yang timbul dari aktivitas manusia saat ini,” kata Filippelli.

Referensi: “Peningkatan pelepasan nutrisi terestrial selama kemunculan dan perluasan hutan Devon: bukti dari fosfor pencahar dan catatan geokimia” oleh Matthew S Smart, Gabriel Filippelli, William B. 2022, Buletin GSA.
DOI: 10.1130 / B36384.1

Penulis tambahan di atas kertas adalah William B. Gilhuly III dari IUPUI dan John Marshall dan Jessica Whiteside dari University of Southampton, Inggris. Smart saat ini adalah asisten profesor oseanografi di Akademi Angkatan Laut AS. Studi ini didukung sebagian oleh National Science Foundation.